**********公司
年产5万吨氯化法钛白粉工程项目建议书
二○○六年十二月
第一章总论
1.1项目名称、建设单位、企业法人及项目负责人
1.1.1项目名称：年产5万吨氯化法钛白粉工程
1.1.2建设单位：*****总公司
1.1.3企业法人：******
1.1.4项目负责人：*******
1.2企业概况
*****总公司
略
公司采用国内外先进的生产技术，建成了年产1.5万吨硫酸法钛白粉装置，成为国内目前最大的钛白生产装置之一。该装置生产的锐钛型BA01－01 钛白粉，是一种优质白色原料，化学性质稳定，粒子细小均匀，光学性能佳，着色力高，广泛应用于涂料、橡胶、造纸、塑料、油墨等行业，产品畅销全国 20 多个省市。
1.3项目提出的背景、投资必要性和意义
钛白粉化学名称为二氧化钛，它具有较高的化学稳定性、耐热性、耐候性，良好的白度、着色力和遮盖力，是最重要的无机颜料和化工原料。颜料级钛白粉主要应用于涂料、造纸、塑料、橡胶、印刷油墨、化
学纤维等行业，非颜料级钛白粉主要应用于搪瓷、电容器、电焊条等。
颜料级钛白粉分锐钛型和金红石型两类，金红石型产品在性能上优于锐钛型，因而得到更为广泛的应用。由于钛白粉的应用领域不断扩展，对产品性能不断提出新的要求，众多的品种应运而生。据前几年不完全统计，全球市场上先后出现的钛白粉牌号多达600个，其中用于涂料的为375个，占总数的62.5％。在375个涂料用牌号中，金红石占77％，锐钛型占23％。但在国外涂料工业实际应用中，锐钛型钛白粉数量很少，不足１％，而经过表面处理的金红石型钛白粉占99％。
钛白粉工业生产方法有硫酸法和氯化法。硫酸法可生产锐钛型和金红石型两种产品，氯化法只能生产高档的金红石型产品。
与国外先进水平相比，我国钛白粉工业存在生产技术落后、生产规模小、原料品位低和产品质量不稳定等差距。在生产技术上，国外以氯化法为主，而我国基本上都是硫酸法生产。即使是硫酸法，我国大部分厂家在工艺技术、生产装备、自控监测、“三废”治理等方面与国外也有很大差距。在生产规模上，国外钛白粉装置平均规模为年产6万吨，其中氯化法最大为30.5万吨，硫酸法为13.1万吨。而我国钛白粉生产装置平均规模仅为4000吨，最大的也仅为1.5万吨。生产规模小，造成了能耗高和生产成本高，也导致产品质量不稳定。在原料方面，国外硫酸法大都采用高品位酸溶性钛渣，而国内基本上直接使用钛铁矿。资源的品位低也影响了钛白粉产品质量。在产品质量上，国外以光学性能好和遮盖力、消色力、耐候性优异的金红石型钛白粉为主，其中又以经过表面处理的金红石型钛白粉居多，并有各种专用钛白粉产品。国内硫酸法
钛白粉以锐钛型产品为主，大部分未经过表面处理，专用产品极少。国产钛白粉白度差、消色力低、研磨分散性差，难以满足涂料、油墨、塑料、橡胶等行业的要求，大多只适用于造纸、化纤、搪瓷等生产。
我国钛资源十分丰富，但钛白工业却相对落后。目前全国钛白粉人均消费量不足0.3千克，仅相当于北美地区的二十分之一，西欧的十分之一。随着国内经济的发展，人民生活水平的不断提高，尤其是人们环保意识的觉醒和对提高生活档次的追求，钛白粉的消费量将快速递增，国内钛白粉行业在产品质量档次方面距市场差距十分突出。2000年全国钛白总产量约29万吨，其中金红石型产品仅5万吨左右，2001年全国钛白总产量达33万吨，其中金红石型产品仅5.7万吨。为满足国内市场对高档金红石型钛白的需求，2000年进口了14.6万吨，2001年进口15.5万吨，花费了大量外汇。
以2000年为例，钛白粉57%用于涂料，22%用于塑料，12%用于造纸，其它行业占9%。塑料行业已取代造纸行业，成为钛白粉第二大用户，并且是未来增长最快，最有活力的行业。市场对钛白粉的需求结构，因此而产生重大影响。这些行业在国内主要集中在华东和华北地区，因此我国钛白粉消费的主体市场为华东和华北地区。我公司地处鲁北，位于华东和华北地区腹地，地理位置优越，市场前景广阔。
我国唯一的氯化法钛白粉生产线（即攀钢集团锦州钛业有限公司年产1.5万吨CR501金红石型氯化法钛白粉）已达产至设计生产能力，并通过国家投产鉴定，宣告了我国已经全部掌握了氯化法生产钛白粉的复杂工艺。因此，我公司开发建设年产5万吨氯化法钛白粉工程可依托国内技术。
综上所述，***********总公司依托自身的资源、技术、人才、市场等优势，建设年产5万吨氯化法钛白粉装置，对提高我国钛白粉行业规模、技术装备水平，扩大高档金红石型钛白生产能力，缓解国内市场高档钛白供应的紧张状况、替代进口产品、节省国家外汇，将具有重要的现实意义。
第二章市场分析
2.1国际市场分析
二氧化钛消费需求量与全球经济发展息息相关。50年代的二战后重建，使钛白粉的需求量剧增，每年以约7%的速度增长，50年代末消费量达90多万吨。60年代发展较平缓，以约6%的速度增长。进入70年代，受两次石油危机的影响，其需求量大大下降，到70年代末，还不到200万吨。80年代，二氧化钛工业第一个发展期到来。1982-1989年，由于几家大二氧化钛生产厂的关闭及全球需求量的急剧增长（最高年增长率为8%），到1989年需求量达300多万吨。钛白粉市场出现供不应求的局面，每吨价格高涨到2900美元。1990年市场需求量突然下降5%，跌到290万吨。1991年、1992年继续走低，1993年才有所上升。与此同时，有6家二氧化钛厂（总产能约35万吨）陆续投产，产量的增长进一步加剧了供大于求的趋势。1994年，需求量回升到340万吨。1995-1996年消费需求量仍保持在这一水平，但价格下跌严重，最低时只有1500美元/吨。从1997年初开始，全球二氧化钛工业缓慢复苏，市场需求量恢复到360多万吨，进入第二个发展期。1998-1999年末上升势头很明显。每吨价格也涨到2100美元。2000年更一跃到2300美元左右，且出现供不应求局面。因全球经济的复苏和涂料、塑料、油墨等相关行业需求的激增，估计这一轮增长还将持续一段时间。
2.2国内市场现状
随着我国国内经济的快速发展，国家增加投资、实施扩大内需的政策，促使了以城镇居民为对象的房地产市场升温，推动了涂料工业的发展，加
上塑料、造纸等行业用量增加，2002年国内总消耗量50万吨，其中进口高档钛白粉16万吨，出口锐钛型钛白粉6万吨，国内实际产量40万吨。我国钛白粉生产市场情况如下：
(1) 国内钛白粉产量与需求量实现迅速增长（见表2-1）
表2-1 钛白粉的国内表观消费量与产量变化情况
(2) 产能极度分散，规模极不经济
虽然国内年产钛白粉量达40万吨，但由56家企业生产，最大产能不超过2.5万吨（最大产量不超过1.8万吨），最小的近1000余吨，即没有达到经济规模的企业，也没有达到经济规模的生产线。
(3)钛白粉档次低，品种结构不合理
与进口的同类钛白粉相比，国产钛白粉的质量均属于中档水平，国产钛白粉中又以锐钛型钛白粉产量占绝对主导，而国内市场量大、盈利能力强的却是金红石产品。
表2-2 国产钛白粉品种结构情况表
注：以2002年上半年生产数据为基础分析。
(4) 国内钛白粉行业竞争结构
国产钛白粉因质量原因难以进入国内高档次钛白粉市场，高档市场
基本被世界前七位生产商垄断。国内中档市场由国内部分钛白粉企业与国外中型钛白粉企业展开竞争，以国内为主；国内低档市场由国内钛白企业供应。
表2-3 国内钛白粉市场竞争结构表
(4) 进出口情况
进口绝对量保持快速增长，进口总量占国内表观消费的35%以上；出口以低挡钛白粉为主，出口绝对量增长缓慢并占国内产量的比例呈现下降趋势。
表2-4 国内进出口钛白粉情况
第三章建设规模及内容
3.1 建设规模
年产5万吨氯化法钛白粉工程
3.2 建设内容
本项目建设内容主要包括四氯化钛的制备及精制（氯化）、四氯化钛的氧化（氧化）、二氧化钛的表面处理（后处理）三大工段。
(1)四氯化钛的制备及精制工段包括：原料粉磨、氯化、分离、冷凝、除钒、蒸馏、蒸发、尾气的分离与净化等主要工序。
(2)四氯化钛的氧化工段包括：预热、氧化、骤冷、分离、氯气回收等主要工序。
(3)二氧化钛的表面处理工段包括：打浆、研磨、化学品制备、表面处理、过滤洗涤、喷雾干燥、微粉碎及成品包装等主要工序。
3.3产品质量标准
产品设计目标为通用型金红石型颜料级二氧化钛，质量指标可按中国国家标准GB1706-93或国际标准ISO591-1995生产，并可达到杜邦R －902的产品质量标准，具体可按用户要求生产。
中国国家标准GB1706-93、国际标准ISO591-1995、杜邦R－902的金红石型钛白粉技术指标分列如下：
表3-1 金红石钛白粉中国国家标准GB/T1706-93、
国际标准ISO591-1977、杜邦R-902的质量标准对照表
第四章工艺技术方案
4.1 工艺技术方案的选择
目前，世界上二氧化钛的工业生产方法主要有硫酸法和氯化法两种。硫酸法是以钛铁矿为原料，通过硫酸使钛铁矿分解，钛铁矿中的TiO2分解成TiOSO4，过滤除去钛液中的不溶矿物质，然后通过真空结晶除去钛
液中的七水硫酸亚铁。钛液经水解变成TiO2·H2O，洗涤除去其它矿物质产生的盐类，经煅烧除去水分并使其晶型转化制得。该法对原料品位要求不高，矿源丰富，价廉易得，但工艺流程长，“三废”排放较多。氯化法对于硫酸法而言是一个技术进步，是以金红石或高钛渣为原料，经氯化生产四氯化钛，然后在高温下氧化而制得。该方法生产流程短、产品质量好、可实现生产的连续化和自动化、氯气可循环利用、“三废”排放少，但对原料的品位要求高、技术复杂、对设备材质的要求高。国内目前几乎全都是采用硫酸法生产，氯化法工业化生产仅有攀钢集团锦州钛业有限公司一家；国际上氯化法生产工艺已占主导地位，占世界总产能的58%；硫酸法生产工艺仅占世界总产能的42%，并有减少趋势。
综上所述，本项目拟采用先进的氯化法生产工艺生产高档金红石型钛白粉。
4.2 工艺流程简述
*****总公司年产5万吨氯化法钛白粉工程的流程示意图见图4-1，流程大致分三部分：氯化工段、氧化工段和后处理工段。
4.2.1氯化工段
主要设备是沸腾氯化炉，通常用钢制成，衬有耐火材料并罩有外部水冷套。金红石矿或高钛渣等富钛料经粉磨后，与一定比例的石油焦从沸腾层上方加入沸腾炉，从氧化工序返回的循环氯气从炉底加入，氯化反应在925-1010℃温度下连续进行，TiO2及铁、硅、矾、钙、镁及其他金属的氧化物被转化成相应的氯化物，随气体离开氯化炉。反应气体先经旋风分离器将没反应的固体粉尘和不挥发的氯化物从反应气体中分离
出来，随后进行逐级冷却冷凝，先分离出亚铁的氯化物，再分离中沸点的氯化物三氯化铁，然后用冷四氯化钛喷淋等办法冷凝收集低沸点的氯化物四氯化钛（内含四氯化硅和三氯氧矾等），经过滤除泥浆，得到粗制四氯化钛。粗四氯化钛经除矾（一般用矿物油），再经蒸馏除去四氯化硅等低沸点杂质，得到相对高纯度的精制四氯化钛。
高温下的氯气和四氯化钛极具腐蚀性，所以氯化炉即便是采用优质耐火材料，其使用寿命也是相对有限的。氯化最初反应的热量来自于电加热，采用碳电阻块，但一旦开始后，氯化反应将放出足够的热量，无需进一步外部加热。事实上，为了控制氯化温度，加入氯化炉的石油焦和钛原料的量必须精确。如果氯化炉的温度太低，原料中的TiO2转化成TiCl4将不充分，而且未反应的氯气将通过氯化炉排出。如果温度太高，氯化炉的材料将融化，氯化炉将被“堵塞”。
石油焦中碳的主要目的是将钛原料脱氧，使所含金属氯化。只有在存在还原剂的条件下，才能氯化TiO2。
4.2.2氧化工段
核心设备是氧化反应器。经蒸发预热的精制四氯化钛、经预热的氧气以及反应所必需的成核剂、晶型转化促进剂等反应物以各种方式加入氧化反应器。氧化反应引发温度在800℃以上，主反应一般在1300-1800℃进行。从反应器出来的气流（夹带着反应生成的二氧化钛颗粒）用低温的循环氯气骤冷到700℃以下，再经沿程管路冷却到200℃，逐级用旋风分离器和布袋收集器将二氧化钛从氯气中分离出来，二氧化钛经脱氯处理后送后处理工序。
在将TiCl4氧化成适于钛白应用的TiO2产品时，对其粒度控制非常严密，这是新建厂需解决技术诀窍。
在反应温度下，氯气和四氯化钛都有极强的腐蚀性。所以氯化器常用不锈钢制成并衬有耐火材料。
氧化反应必须在气相中进行，而且最好是温度刚刚超过600℃。因此，防止TiCl4冷凝到反应器壁上至关重要。通常用较大的反应空间并在TiCl4入口周围连续不断地导入惰性氮气流，可以达到此目的。
为增加TiO2的收率，需在能形成TiO2粒子的地方周围加固体晶核。为此，有时将氯化铝（AlCl3）加到TiCl4的进料装置中。氯化铝氧化成氧化铝（Al2O3）,以细粒形式固化，提供了所需的晶核剂。输入的空气/氧气气流中所带的少量蒸汽在快速冷却阶段形成水滴，这也可起到晶核的作用促进TiO2粒子的形成。
除尘器上捕集的TiO2含有大量的吸附氯，通过加热或更通常的蒸汽处理除去，洗掉的氯被转化成了盐酸。最后，用含硼酸0.1%的蒸汽进一步处理，消除微量的氯和吸附在TiO2粒子上的盐酸。
4.2.3后处理工段
后处理工段由打浆、研磨、化学品制备、表面处理、过滤洗涤、喷雾干燥、微粉碎及成品包装等主要工序组成：
氧化工序来的TiO2粉料进入打浆槽，分散剂、脱盐水计量后分别加入打浆槽；打浆合格的浆液送研磨工序。
打浆工序来的浆料进砂磨机进料槽再分散后，经砂磨机进料泵打入砂磨机，研磨成粒径小于1μm的浆料，磨后浆料送入磨后贮槽，经料浆分级泵送至分级器分级，粗料返回砂磨机，细料自流至表面处理罐。
研磨工序来的浆料经计量后进入表面处理罐，再计量加入化学品制
备工序来的各种表面处理剂，反应完成后送往过滤工序。
表面处理工序来的浆料用泵送入吸片槽，叶滤机在吸片槽内真空吸滤，完成上片后，桥吊吊起叶滤机,放入充满脱盐水的水洗槽中进行浆料洗涤。洗涤合格后桥吊吊起叶滤机在卸料槽中卸下浆料。
卸料槽卸下的浆料进入均质器打浆均匀后，经隔膜泵送入喷雾干燥器，在干燥器内离心雾化后，由热风炉送入的热风干燥浆料，出干燥器的尾气在袋滤器内分离下粉料，热风经排风机排入大气，干燥后的TiO2粉料由输送装置送往微粉碎工序。
喷雾干燥工序来的粉料经气流输送系统送入汽粉前料仓，料仓下设置螺旋输送机输送粉料进入汽流粉碎机，在汽流粉碎机入口处用移动泵向粉料中加入粉碎助剂，在汽流粉碎机内用中压过热蒸汽作为工质，粉碎粉料至平均粒径约0.3μm，出汽流粉碎机物流进蒸汽旋风分离粉料，出蒸汽旋风尾气流进高温袋滤器再分离出夹带的TiO2粉料，出高温袋滤器气流经喷水激冷后进入洗涤器，洗涤后的冷凝水去洗涤水槽用于水洗；出洗涤器的不凝性气体经汽液分离器，由排风机排入大气。由蒸汽旋风收集的粉料由空气风机鼓入空气流态化，粉料被空气冷却，物流进入冷却旋风分离出粉料，出冷却旋风气流进袋滤器再分离夹带粉料，出袋滤器气流由排风机排入大气。由冷却旋风、袋滤器收集的粉料进入成品包装工序。
微粉碎工序来的TiO2成品进入螺旋输送机，送入成品料仓；可根据需要供25kg/袋包装机使用，或供1000kg/袋包装机使用。出包装机包装好的成品经叠缩机、整型机后送往成品中转料仓。
图4-1 氯化法钛白粉工艺流程方框示意图
天然气
、NPG
4.3 物料平衡
4.3.1 化学反应
如工艺流程图4-1所示，其主要化学反应如下：
（1）氯化反应
①金红石氯化：TiO2+2C+2Cl2→2CO+ TiCl4
②钛铁矿氯化：2FeTiO3+6C+7Cl2→2FeCl3+2TiCl4+6CO
（2）氧化反应
TiCl4+O2→TiO2+2Cl2
（3）表面处理反应
①硫酸铝包膜：
Al2(SO4)3+6NaOH+(x-3)H2O=Al2O3·xH2O+3Na2SO4
②硅酸钠包膜：
Na2SiO3+H2SO4+(x-1)H2O=SiO2·xH2O+Na2SO4
4.3.2 物料平衡
从金红石原料生产钛白粉的回收率在93%-95%，而从钛精矿与板钛矿混矿原料生产钛白粉其回收率约为90%。从钛渣中的回收率高于人造金红石，因为钛渣中颗粒粒度均较人造金红石高，氯化时带走的细粉少。每吨钛白粉生产大约需原料和排除废料量如下：
（1）原料掺混90% TiO2或更高含量：
金红石或人造金红石/t 1.1-1.3
氯气/t 0.10-0.15
石油焦/t 0.25-0.27
氧气/t 0.45-0.50
AlCl3/t 0.03
排除废料 0.3-0.05t氯（主要为FeCl3）
（2）原料掺混65% TiO2：
钛精矿+板钛矿/t 1.75
氯气/t 1.15
石油焦/t 0.30-0.35
排除废料 1.5-1.6tFeCl3
第五章主要原材料、辅助材料和燃料动力供应
5.1 主要原料供应
(1)金红石矿或高钛渣（含TiO2≥90%）：年需用量5.8万吨,需外购，国内可供应50%，进口50%。
(2)氯气：年需量1.1万吨，由本公司氯碱厂供给。
(3)石油焦：年需量1.3万吨，由本公司炼油厂供给。
5.2 辅助材料供应
(1)三氯化铝：年需量1500吨，当地外购。
(2)硫酸铝（以15.8%Al2O3计）：年需量1万吨，当地外购。
(3)硅酸钠（以20%SiO2计）：年需量2750吨，当地外购。
(4)六偏磷酸钠（以68%P2O5计）：年需量50吨，当地外购。
(5)单异丙醇胺：年需量125吨，当地外购。
(6)三羟甲基丙烷（TMP）：年需量200吨，当地外购。
(8)新戊二醇（NPG）：年需量2.5吨，当地外购。
(9)有机硅：年需量200吨，国外进口。
(10)包装袋：年需用量200万个，由本公司编制厂供应。
5.3燃料动力供应
(1)电：由本公司热电厂供给。
(2)天然气：年需用量770万m3,由当地油田供给。
(3)蒸汽：年需用量4.3万吨，由本公司热电厂供给。
(4)工艺水：由本公司水处理站供给。
(5)无离子脱盐水：年需用量13万m3，由本公司热电厂化水车间供给。
第六章建厂条件
6.1 地理位置
略
6.2 交通运输
略
。
6.3 水源
本项目所需淡水水源取自水库和地下水，水库水源来自引黄河水工，距拟建厂址约3公里，总库容量约4000万m3，水库库容又富余，可满足本工程需要。
6.4 地质地貌
拟建厂区属淤积平原，场地标高3.3-3.8m，地势平坦，土壤为红粘土、壤土、沙土；地貌单一，地层结构简单，地基承载力为80Kpa，地震烈度为6度；地下水埋深为1.20米，地下水对混凝土基础有弱结晶性侵蚀；工程厂址附近未发现矿藏和文物。
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），本工程拟建厂址地震峰值加速度均为0.05g，对应地震基本烈度为6度。特征周期值为0.55s。
6.5 气象条件
(1)气温
年平均气温 13.66℃
最热月平均气温 27.01℃
最冷月平均气温 -3.15℃
年平均最高气温 17.91℃
年平均最低气温 8.96℃
极端最高温度 39.5℃
极端最低温度 -15.6℃(2)大气压
年平均气压 101.65Kpa 季平均气压 102.65Kpa 夏季平均气压 100.48Kpa 绝对最高气压 103.64Kpa 绝对最低气压 99.72Kpa (3)相对湿度
年平均相对湿度 62%
最冷月相对湿度 59.4%
最热月相对湿度 74.5% (4)降水
月最大降雨量 292.5mm
年最大降雨量 692.9mm
年均降水量 503.2mm (5)风速
夏季平均风速 4.4m/s
冬季平均风速 4.1m/s
年平均风速 4.5m/s
主导风向 WS